[工学]电路 01.ppt

1 电路模型与电路定律 1.10 基尔霍夫定律 例[1.10.8]求图示电路中电流I2。 9V 6Ω 3Ω I2 I1 6I1 I2=1.5A 1 电路模型与电路定律 1.10 基尔霍夫定律 例[1.10.9]求受控源提供的功率。 2Ω I1 2Ω 6A 0.8I1 P=-40W,即提供40w的功率 1 电路模型与电路定律 1.10 基尔霍夫定律 KCL、KVL小结： (1) KCL是对支路电流的线性约束，KVL是对支路电压的线性约束。 (2) KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。 (3) KCL表明在每一结点上电荷是守恒的；KVL是电位单值性的具体体现(电压与路径无关)。 (4) KCL、KVL只适用于集总参数的电路。 1 电路模型与电路定律 1.5 电阻及其欧姆定律 4. 电功率 u i R P=ui=i2R=u2/R R P=-ui=-(-Ri)=i2R=u2/R 上述结果说明电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。 1 电路模型与电路定律 1.5 电阻及其欧姆定律 5.总结 欧姆定律只适用于线性电路计算，不能用来计算非线性电路。 电阻在有限值情况下，其电流电压同时存在，不管参考方向如何，实际方向永远一致。 电阻元件属于耗能元件（功率永远为正），能量转换不可逆。 由于电流电压之间的线性约束关系，电流电压的任一方变化时，另一方也做同样变化。 1 电路模型与电路定律 1.6 电感元件 ? L ：磁链 ? L ：磁通 ? L 、 ? L 与电流i 的参考方向成右手螺旋关系。 电感元件是实际线圈的一种理想化模型。 一、线性电感元件： 任何时刻，电感元件的磁链? 与电流 i 成正比。 1 电路模型与电路定律 1.6 电感元件 1.元件特性 电路符号 对于线性电感,有： ? =Li ? =N? 为电感线圈的磁链 ? 单位：Wb （韦伯） N为电感线圈的匝数。 L 称为自感系数或电感，L是一个正实常数。 单位：H(亨) 1 电路模型与电路定律 1.6 电感元件 2.线性电感电压、电流关系： u, i 取关联参考方向: 根据电磁感应定律与楞次定律 或 1 电路模型与电路定律 1.6 电感元件 讨论： (1) u的大小取决与 i 的变化率，与 i 的大小无关； (2) 电感元件是一种记忆元件；(积分形式) (3) 当 i 为常数(直流)时，di/dt =0 ? u=0。 (4) 表达式前的正、负号与u，i 的参考方向有关。 1 电路模型与电路定律 1.6 电感元件 3.电感的储能 从 到 t 电感吸收的磁场能量： 当 u，i为关联方向时 当 时： 从t1到t2电感感吸收的磁场能量： 1 电路模型与电路定律 1.6 电感元件 若： 则： 电感在此时间内吸收能量。 若： 则： 电感在此时间内释放能量。 电感元件不把吸收的能量消耗掉，而是以磁场能量的形式储存在磁场中。 电感元件是一种储能元件，同时它也不会释放出多于它吸收或储存的能量，因此它又是无源元件。 1 电路模型与电路定律 1.6 电感元件 例[1.6.1]电路如图所示，已知电压波形，iL(0)=0，试作出电流波形。 i 1 2 3 t（s） u（v） Um t（s） i（A） 1 2 3 1 电路模型与电路定律 1.8 电源 1.8.1电压源 电压源的特征 从空载到满载的不同负载条件下，能够维持输出电压基本不变，而输出电流则是可变的，取决于负载电阻。 图形符号 us表示电压源的电压值，r表示内电阻。 u、i分别表示输出电压与输出电流。 1 电路模型与电路定律 1.8 电源 运行状态 R 开路状态， u=us、i=0 短路状态， u=0、i=us/r 负载状态， u=us-ri 1 电路模型与电路定律 1.8 电源 外特性 u=US–ri 理想电压源： 电路符号 1 电路模型与电路定律 1.8 电源 2. 伏安特性 u i O US 外 电 路 u i (1) 若uS = US ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电流轴的直线，反映电压与 电源中的电流无关。 (2) 若uS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是这样。 1 电路模型与电路定律 1.8 电源 1.82 电流源 理想电流源： 电源输出电流为iS，其值与此电源 的端电压 u 无关。 电路符号 iS u 1. 特点： (a) 电源电流由电源本身决定，与外电路无关； (b) 电源两端电压由外电路决定。 1 电路模型与电路定律 1.8 电源 2. 伏安特性 (1) 若 iS = IS0 其伏安特性